(57)【要約】【課題】優れた構造的安定性と耐震性を確保できると同時に、従来のチューブ架構による建築構造体よりもさらに大きな設計上の自由度を実現する。【解決手段】第１の剛接合のハニカム構造をもつ単層構造体を、複数重層させたメインフレームにより立体的なチューブ架構を形成し、六角形構造ユニットの左右２辺がそれぞれ、上下辺を含む面に対して角度を以て設けられ、隣り合う２層の六角形構造ユニット同士が対向し、２層間が層間連結梁により連結され、平面視において、隣り合う２層のいずれかにおける上下辺である梁、またはスラブの端部と、左右側２辺である斜柱と、層間連結梁とにより第２の六角形構造ユニットが形成され、第２の六角形構造ユニットが第２の剛接合のハニカム構造を形成している立体チューブ建築構造体である。【選択図】図１
2007291647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
六角形構造ユニットの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させた単層構造体を、複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、前記メインフレームを用いて立体的なチューブ架構を形成した建築構造体であって、
前記六角形構造ユニットの各辺である構造部材が、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して連結された左側２辺および右側２辺のそれぞれの２本の斜柱と、水平方向に沿った上辺および下辺のそれぞれの梁とからなり、前記左側２辺および前記右側２辺がそれぞれ、前記上辺および前記下辺を含む面に対して角度を以て設けられ、
前記メインフレームにおける隣り合う２層の前記単層構造体において、一方における前記六角形構造ユニットの各々と、他方における前記六角形構造ユニットの各々とが互いに対向して配置されるとともにこれら２層間が複数の層間連結梁により連結され、かつ、
前記メインフレームの平面視において、隣り合う２層の前記単層構造体のいずれかにおける前記上辺または前記下辺である梁と、前記左側２辺または右側２辺である斜柱と、前記２層間における前記層間連結梁とにより第２の六角形構造ユニットが形成されるとともに、前記第２の六角形構造ユニットが隣接する第２の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている、立体チューブ建築構造体。
【請求項２】
前記メインフレームの平面視において、前記層間連結梁が、互いに対向する２つの前記六角形構造ユニットにおける前記上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、前記下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項３】
前記複数の単層構造体が、２層の単層構造体からなることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項４】
前記複数の単層構造体のうち最も内側に立設される単層構造体の内部にスラブが設けられる場合に、前記最も内側に立設される単層構造体において前記六角形構造ユニットの前記上辺または前記下辺の梁に替えて、前記スラブの端部を構造部材とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項５】
前記立体チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、前記複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい２辺を形成する層間連結梁にて連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項６】
前記メインフレームが、前記単層構造体の層数が異なる部分を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項７】
前記立体チューブ状建築構造体が、一層の前記単層構造体から形成される箇所を部分的に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項８】
前記六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【請求項９】
前記六角形構造ユニットの高さの２分の１と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の立体チューブ建築構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造体に関し、特に立体的すなわち３次元的な構造をもつチューブ架構を形成した立体チューブ建築構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高層または超高層の建築構造体としては柱と梁を３次元格子状に組み合わせた純ラーメン架構が一般的であったが、全ての柱間に梁があるため内部設計に制約が多いという欠点があった。これに対し、建築物の外周に連続的に配置した柱とそれをつなぐ梁で構成されるチューブ架構は、内部に柱や梁のない空間を確保できるため、設計上の自由度が大きいという利点がある。また、建築物全体がチューブ状に変形することにより耐震性、耐風圧性にも優れるとされている。
【０００３】
特許文献１では、中央部に共用ゾーンが、外周に住戸ゾーンが形成され、住戸ゾーンの外周に配置された外周柱とその間の外周梁とからなる四角形格子の一般ラーメン構造をもつ外周チューブ架構を形成し、共用ゾーンには内周柱とその間の内周梁とからなる一般ラーメン構造をもつ内周チューブ架構を有する、いわゆるダブルチューブ構造が開示されている。
【０００４】
特許文献２もまた、一般ラーメン架構である外周架構と内部架構とを有するダブルチューブ構造を開示している。
【０００５】
特許文献３では、垂直な柱と水平な梁からなる一般ラーメン構造の格子内に交差するブレースを設けた外周チューブ架構を有する建築物を開示するが、この外周チューブ架構は、従来の純ラーメン架構と同様の耐力、剛性を確保するために内部にスラブ状のダイヤフラムを設けている。
【０００６】
なお、従来、六角形格子を連結したハニカム構造は強固な構造として知られており、建築物の種々の箇所または建築部材として利用されている（特許文献４、５等）が、チューブ架構への適用としては、例えば特許文献６に示すように水平面内で六角形格子を連結してハニカム構造を形成し、鉛直方向に直柱を介して積層した構造が知られている。
【０００７】
また、非特許文献１には、曲面表層にハニカム状のスティール部材を設け、内部を柱で支持した建築物が提示されている。もっともこの建築物の表層におけるハニカム状のスティール部材は、同形の六角形格子を均等バランスで連結したものではなく、格子の各辺も一般的な線状部材（柱、梁等）ではない。
【０００８】
特許文献７には、六角形格子の構面体ユニットを蜂の巣状に接合して形成した単層ドーム架構体が記載されている。この六角形格子は中心に束材が直立配置され、束材の上下端と格子の各角部とがテンション材で連結され、テンション材の長さによりテンションを調整可能である。
【特許文献１】特開２００２−３１７５６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１０５６号公報
【特許文献３】特開平７−１９７５３５号公報
【特許文献４】特開平９−４１３０号公報
【特許文献５】特開平１０−１８４３１号公報
【特許文献６】特開平９−６０３０１号公報
【特許文献７】特開平７−３８９０号公報
【非特許文献１】「グラウンド・ゼロ再生への始動ニューヨークWTC跡地建築コンペティション選集」スザンヌ・スティーブンス著、下山裕子訳、２００４年１２月１日発行、発行所株式会社エクスナレッジ、p.137
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のチューブ架構の基本構造は、垂直な柱（直柱）と水平な梁とからなる四角形格子を結合させた一般ラーメン構造である。そして、特に高層や超高層の建築物において一定の構造的安定性と耐震性を確保するためには、単に外周チューブ架構のみでは不十分であることが多く、そのために外周チューブ架構及び／または内部チューブ架構の柱を一定以上の密度で配置したり、内部チューブ架構を設けたり、外周チューブ架構と内部チューブ架構とをフラットスラブや特定の梁で結合したり、外周チューブ架構内にさらにサブフレームを組み込んだり、複数の外周チューブ架構同士を連結したり等の種々の構造的な制約が必須となる場合がほとんどであった。例えば、特許文献１及び２では、少なくともダブルチューブ架構とすることが必須であり、特許文献３では、水平なスラブ状のダイヤフラムを内部に設けることが必須である。
【００１０】
しかしながら、チューブ架構を、ダブルあるいはさらに多重の構造として構築したとしても、基本構造が直柱と水平梁とからなる一般ラーメン構造である限り、柱および梁の軸方向は特定の方向に限られる。従って、外力負荷の方向によっては、大きな曲げ応力が生じることとなる。この結果、特に高層または超高層となるほど、構造上の強度を確保するために柱や梁の寸法を大きくする必要があり、そのため計画の自由度が制限されていた。
【００１１】
また、ハニカム構造のチューブ架構への適用のほとんどは特許文献６のように水平面内にハニカム構造を設け鉛直方向には直柱を介して積層するものであり、少なくとも鉛直荷重については一般ラーメン架構と同様に直柱で支持している。特許文献７に記載の蜂の巣状構造は、単層ドーム架構体を構築するためのものであり、高層または超高層に適用できるチューブ架構を対象としていない。
また、非特許文献１では表層にハニカム状のスティール部材を設けているが、内部に支持柱を必要としており、表層のみで全体を支持するものではない。
【００１２】
以上の現状に鑑み本発明は、従来のチューブ架構の基本構造とは全く異なる新規の基本構造からなるチューブ架構を有する建築構造体を提供することを目的とする。本発明は、建築構造体において、特に高層及び超高層に適用される建築構造体において、チューブ架構のみにより従来よりも優れた構造的安定性と耐震性を確保できると同時に、従来のチューブ架構による建築構造体よりもさらに大きな設計上の自由度を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する本発明の構成は以下の通りである。
（１）請求項１に係る立体チューブ建築構造体は、六角形構造ユニットの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させた単層構造体を、複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、前記メインフレームを用いて立体的なチューブ架構を形成した建築構造体であって、
前記六角形構造ユニットの各辺である構造部材が、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して連結された左側２辺および右側２辺のそれぞれの２本の斜柱と、水平方向に沿った上辺および下辺のそれぞれの梁とからなり、前記左側２辺および前記右側２辺がそれぞれ、前記上辺および前記下辺を含む面に対して角度を以て設けられ、
前記メインフレームにおける隣り合う２層の前記単層構造体において、一方における前記六角形構造ユニットの各々と、他方における前記六角形構造ユニットの各々とが互いに対向して配置されるとともにこれら２層間が複数の層間連結梁により連結され、かつ、
前記メインフレームの平面視において、隣り合う２層の前記単層構造体のいずれかにおける前記上辺または前記下辺である梁と、前記左側２辺または右側２辺である斜柱と、前記２層間における前記層間連結梁とにより第２の六角形構造ユニットが形成されるとともに、前記第２の六角形構造ユニットが隣接する第２の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている。
（２）請求項２に係る立体チューブ建築構造体は、請求項２において、前記メインフレームの平面視において、前記層間連結梁が、互いに対向する２つの前記六角形構造ユニットにおける前記上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、前記下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されていることを特徴とする。
（３）請求項３に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１または２において、前記複数の単層構造体が、２層の単層構造体からなることを特徴とする。
（４）請求項４に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記複数の単層構造体のうち最も内側に立設される単層構造体の内部にスラブが設けられる場合に、前記最も内側に立設される単層構造体において前記六角形構造ユニットの前記上辺または前記下辺の梁に替えて、前記スラブの端部を構造部材とすることを特徴とする。
（５）請求項５に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記立体チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、前記複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい２辺を形成する層間連結梁にて連結されていることを特徴とする。
（６）請求項６に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記メインフレームが、前記単層構造体の層数の異なる部分を含むことを特徴とする。
（７）請求項７に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記立体チューブ状建築構造体が、一層の前記単層構造体から形成される箇所を部分的に含むことを特徴とする。
（８）請求項８に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする。
（９）請求項９に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記六角形構造ユニットの高さの２分の１と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
（Ａ）本発明に係る立体チューブ建築構造体では、六角形構造ユニットをハニカム状すなわち蜂の巣状に剛接合させ形成された単層構造体を複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、このメインフレームを用いてチューブ架構を形成している。従って、本発明におけるチューブ架構は厚みがあり、立体的すなわち３次元的なものではあるが、重層された複数の単層構造体全体を１枚のチューブの殻と考えるべきである。この点で、例えば特許文献２のように外部架構と内部架構との間に住戸ゾーン等を設けるための空間を確保した従来のダブルチューブ架構とは本質的に相違する。また、本発明では、チューブ架構の周面をハニカム構造としている点で、例えば引用文献６のように水平面内にハニカム構造を設け鉛直方向には直柱を介して積層した六角形チューブ架構とも全く異なる構成である。
【００１５】
斯かる本発明の構成によれば、六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合した単層構造体自体が強固な構造であることに加え、それらを複数重層させ互いに層間連結梁で連結したことにより、極めて強固なチューブ架構を実現することができる。以下、本発明の効果を詳細に説明する。
【００１６】
六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合させた単層構造体を複数重層させてなる本発明におけるチューブ架構は、梁および層間連結梁が水平面内で直線状に連続しておらず、また、柱についても全てジグザグに連続する斜柱で構成されている点で、従来の一般ラーメン構造のチューブ架構とは全く異なる構成である。
【００１７】
さらに特徴的な構成は、次の点である。単層構造体における六角形構造ユニットの左側２辺の斜柱および右側２辺の斜柱が上辺および下辺の梁を含む面に対して角度を以て設けられており、さらに隣り合う２層の単層構造体同士が層間連結梁で連結されている。そして、この構成において、メインフレームを平面視した場合に、隣り合う２層のいずれかにおける六角形構造ユニットの上辺または下辺の梁と、右側２辺または左側２辺の斜柱と、２層間における層間連結梁とにより第２の六角形構造ユニットが形成されている。さらに、この第２の六角形構造ユニットは、平面視において、隣接する第２の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている。このような第２の六角形構造ユニットにより形成される第２のハニカム構造は、例えば引用文献６のように水平面内に延在するハニカム構造とは異なり、斜柱を含むために鉛直方向に高低のある立体構造であり、平面視することにより六角形として視認されるものである。
【００１８】
このように本発明の立体チューブ建築構造体では、１つの単層構造体自体においてチューブ周面に沿って拡がる第１の剛接合によるハニカム構造に加え、隣り合う単層構造体間の層間連結梁を介し略水平方向に拡がる立体的な第２の剛接合によるハニカム構造が形成されている。
【００１９】
さらに、第１のハニカム構造は、単層構造体が複数重層されることによりチューブ径方向に多重に配置されており、一方、第２のハニカム構造はチューブ高さ方向に多重に配置されている。この結果、立体チューブ建築構造体のチューブ架構全体において三次元的に張り巡らされた立体的ハニカム構造が実現される。
【００２０】
因みに、このような三次元的に拡がるハニカム状の結合構造は、技術分野は全く異なるが、ダイヤモンド結晶構造に類似する。ダイヤモンド結晶構造は充填率が低いにも拘わらず天然産鉱物の中で最も硬く、安定で壊れにくい。これは、ダイヤモンド結晶が六角形格子を基本単位とする立体結合構造となっているためである。本発明におけるチューブ架構の立体的ハニカム構造は、いわばこのダイヤモンド結晶構造における原子間結合部分を、柱と梁に置き換えた形態に相当しており、本質的に強固な構造であることが類推される。
【００２１】
上記の通り、本発明の立体チューブ建築構造体では、全体として立体的なハニカム構造をもつチューブ架構を実現したことにより、いずれの方向からの外力負荷に対しても大きな支持力を発揮することができる。
【００２２】
ハニカム構造の鉛直方向においては、全ての柱がジグザグに連結された斜柱であるため、長期鉛直荷重を支持するだけでなく、水平方向またはそれ以外の方向の短期外力負荷も効果的に支持することができる。本発明における斜柱は、いわば柱とブレースの両方の役割を同時に果たしている。また、外力負荷により柱と梁との結節点において生じる応力が、一般ラーメン構造のチューブ架構における応力より低減される。これは、曲げ応力の一部が構造部材（斜柱や梁等）の軸力に変換されて伝わるためである。そして、一般的なＲＣ等の部材は圧縮力に対して強いため、軸力を支持することに関して有利である。
【００２３】
立体的ハニカム構造をもつチューブ架構は、いかなる角度からの外力負荷に対しても斜柱や梁の軸力にベクトル変換されやすい幾何学形状をもっている。加えて、立体的ハニカム構造をもつチューブ架構は、外力負荷を架構全体に連続的に伝達しやすい幾何学形状でもあるので、その過程で次々に軸力に変換していくため、負荷を散逸的に分散することができる。従って、曲げモーメントによる応力を軽減できる。これは、本発明による単層構造体を複数重層させた立体的ハニカム構造においては、一層の単層構造体のみの二次元的なハニカム構造の場合に比べて、さらに多様な軸方向を有するさらに多数の斜柱および梁が全体的にバランスよく配置されていることによる。
【００２４】
以上の通り、本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構は、一般ラーメン構造のチューブ架構または一層の単層構造体のみからなるチューブ架構に比べて構造安定性と耐震性に優れているため、これらのチューブ架構よりも各部材の寸法を小さくすることができ、計画の自由度が大きくなる。すなわち、同じ変形を生じさせる水平負荷に対し、一般ラーメン構造のチューブ架構または一層の単層構造体のみからなるチューブ架構に比べて細い柱及び梁を使用できる。
【００２５】
また、本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構は、単層構造体を複数重層させて連結し立設しているため、一層の単層構造体のみを立設した場合より自立性に優れている。この結果、スラブの強度への依存度が低減されるため、スラブ形状および配置の自由度が大きくなる。
【００２６】
本発明による立体チューブ建築構造体は、そのチューブ架構のみによって高層及び超高層のメインフレームとして建築物全体の構造的安定性、耐震性および耐風性を確保することができる。
【００２７】
少なくとも各単層構造体においては基本的に同一形状の多数の六角形構造ユニットからなる構造であるので、すべての柱と梁の大きさ及び形状を１種類または数種類に統一することができるため、施工性の向上と短工期化、コスト削減をはかることができる。
六角形構造ユニットを予めユニット化してプレキャストコンクリートとしたプレストレストコンクリート構造とし、施工性の向上と短工期化、コスト削減をはかることができる。
【００２８】
六角形構造ユニットからなるハニカム構造をチューブ架構として用いることは、建築物の美的外観にも寄与する。
【００２９】
（Ｂ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、メインフレームの平面視において、上記の層間連結梁が、互いに対向する２つの六角形構造ユニットにおける上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されている。この構成によれば、水平面内で梁同士が剛接合されることになり強固な構造が得られる。また層間連結梁が対向する２つの六角形構造ユニットの面に対して傾斜して設けられるにより、層間連結梁が平面視における上記第２のハニカム構造を形成する１つの辺として好適な角度で配置されることとなる。
【００３０】
（Ｃ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、複数の単層構造体を、２層の単層構造体とすることにより、上記の効果を奏することができる最もシンプルな形態が実現される。この場合、構造体総量並びに施工コストを低減できる。
【００３１】
（Ｄ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、複数の単層構造体を重層させ、最も内側に立設される単層構造体の内部にメインフレームとしてのスラブを設けた場合に、最も内側に立設される単層構造体における六角形構造ユニットの上辺または下辺の梁の替わりにスラブの端部を構造部材として用いることができる。これにより梁の数を低減できる。
【００３２】
（Ｅ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい２辺を形成する層間連結梁にて連結されている。この構成によれば、隅部において層間連結梁がより密に配置されるとともに、外力負荷が軸力に変換されやすい三角形で配置されることになるため、応力の集中しやすい隅部の強度向上を図ることができる。
【００３３】
（Ｆ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、メインフレームが、単層構造体の層数が異なる部分を含む。この構成によれば、比較的応力集中の少ない箇所では、単層構造体の層数を少なくしてメインフレームを薄くし、応力集中の予想される箇所（例えば隅部に近い箇所）では単層構造体の層数を多くしてメインフレームを厚くすることで、立体チューブ建築構造体全体の最適設計が可能となる。また、単層構造体の層数を必要最小限とすることにより構造体総量並びに施工コストの低減にも寄与する。
【００３４】
（Ｇ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、部分的に一層の単層構造体から形成される箇所を含む。この構成によれば、比較的応力集中の少ない箇所では、単層構造体を一層として薄くし、応力集中の予想される箇所（例えば隅部に近い箇所）では単層構造体を複数重層させることで、立体チューブ建築構造体全体の最適設計が可能となる。また、単層構造体を一層とすることにより構造体総量並びに施工コストの低減にも寄与する。
【００３５】
（Ｈ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設ける。また別の好適形態では、六角形構造ユニットの高さの２分の１と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設ける。これらの構成によれば、メインフレームとしてのスラブを設けることにより、立体チューブ建築構造体全体の強度向上を実現できる。この結果、チューブ架構の負担を軽減することができ、チューブ架構の柱や梁の大きさを適宜細くすることも可能となる。このように、チューブ架構に加えてさらに他のメインフレーム要素を追加した場合は、それぞれの負担割合を設計により調整でき、また使用する部材の大きさ等を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１および図２Ａ〜図２Ｄは、本発明による立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構の基本形態を示すための図である。
本発明による立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構は、基本的には、ハニカム構造をもつ単層構造体を複数層重ねて立設し、これら複数の単層構造体を互いに連結したメインフレームを用いてチューブ形状すなわち筒形状に形成される。六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合した単層構造体自体が強固な構造であることに加え、それらを複数重層させ互いに連結したことにより、極めて強固なチューブ架構を実現することができる。
【００３７】
図１は、本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構の一実施例の外観斜視図である。図１のチューブ架構１は、２層の単層構造体からなるメインフレームを有する実施例である。チューブの軸は鉛直方向に沿って延びている。また、図示の例では、チューブの断面形状が略四角形であるが、断面形状が他の多角形、円形、楕円形等でもよい。２層の単層構造体は、外側に立設された単層構造体Ａと、これに対して所定の間隔を空けて内側に立設された単層構造体Ｂである。これら２層によるメインフレームは構造躯体の主要部を構成しており、構造耐力上主要な部分である。
【００３８】
図２Ａは、図１のチューブ架構１の部分拡大図である。図２Ａ（ａ）はチューブ架構１の下端近傍を含む部分を示し、図２Ａ（ｂ）は単層構造体Ａ、Ｂをそれぞれ構成する六角形構造ユニットのうち、互いに対向する一組の六角形構造ユニット１０Ａ、１０Ｂを示している。
【００３９】
図２Ａ(ａ)および（ｂ）に示すように、単層構造体Ａは、六角形構造ユニット１０Ａの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させてなるハニカム構造を有する。同様に、単層構造体Ｂも、六角形構造ユニット１０Ｂの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させてなるハニカム構造を有する。そして、単層構造体Ａを構成する各六角形構造ユニット１０Ａと、単層構造体Ｂを構成する各六角形構造ユニット１０Ｂとが、互いに対向するように配置されている。
【００４０】
単層構造体Ａにおける１つの六角形構造ユニット１０Ａを構成する６つの辺の構造部材は、水平方向に沿った下辺１１Ａおよび上辺１２Ａにそれぞれ配置された梁と、左側の２辺１３Ａおよび１４Ａにそれぞれ配置された斜柱と、右側の２辺１５Ａおよび１６Ａにそれぞれ配置された斜柱とからなる。
同様に、単層構造体Ｂにおける１つの六角形構造ユニット１０Ｂを構成する６つの辺の構造部材は、水平方向に沿った下辺１１Ｂおよび上辺１２Ｂにそれぞれ配置された梁と、左側の２辺１３Ｂおよび１４Ｂにそれぞれ配置された斜柱と、右側の２辺１５Ｂおよび１６Ｂにそれぞれ配置された斜柱とからなる。
【００４１】
さらに、単層構造体Ａと単層構造体Ｂとは、複数の層間連結梁Ｌにより連結されている。層間連結梁Ｌは、互いに対向する２つの六角形構造ユニット１０Ａ、１０Ｂにおける上辺１２Ａと１２Ｂ同士および下辺１１Ａと１１Ｂ同士を剛接合により連結している。図示の通り、層間連結梁Ｌは、各上辺または各下辺に対して垂直方向ではなく傾斜方向に延びている。つまり、互いに平行な２つの上辺１２Ａと１２Ｂの反対側の端部同士を連結し、互いに平行な２つの下辺１１Ａと１１Ｂの反対側の端部同士を連結している。
【００４２】
なお、本発明のチューブ架構の基本形態として、２層に限らずそれ以上の複数層の単層構造体を重層させてもよいが、その場合、最も内側に立設される単層構造体の内部にメインフレームとしてのスラブを設けることができる。このようなスラブを設けた場合には、最も内側に立設される単層構造体における六角形構造ユニットの上辺または下辺の梁の替わりにスラブの端部を構造部材として用いることができる。これにより梁の数を低減できる。
【００４３】
図２Ｂは、図１に示したチューブ架構１の外側の層である単層構造体Ａの構成を示す図である。なお、単層構造体Ｂについても同様の構成である。図２Ｂ（ａ）は単層構造体Ａの部分拡大正面図であり、図２Ｂ（ｂ）は図２Ｂ（ａ）の部分に対応する単層構造体Ａの平面図である。
【００４４】
なお、本明細書に添付の図面における平面図は、本発明によるチューブ架構の基本形態を上方から見た平面図である（この視点から見ることを、以下、「平面視」と称する）。補足すると、例えば、チューブ架構１を実際の建築物に適用する場合、通常、上端においては端部処理のための特別な梁等の部材を配置することになるが、このような上端特有の構造を含まない場合のチューブ架構における平面図の意味である。以下に示す他の平面図についても同様である。
【００４５】
単層構造体Ａは、図２Ａに示した通り、六角形構造ユニットをハニカム状に剛接合させて形成されている。図２Ｂ（ａ）に部分的に示すように、このハニカム構造では、鉛直方向Ｇに沿って結合された複数の六角形構造ユニットの列１０Ａ１（第１列）と、第１列の右隣に位置して同じく鉛直方向Ｇに沿って結合された複数の六角形構造ユニットの列１０Ａ２（第２列）と、さらに第２列の右隣に位置して同じく鉛直方向Ｇに沿って結合された複数の六角形構造ユニットの列１０Ａ３（第３列）とが並んでいる。第１列１０Ａ１と第２列１０Ａ２とは、六角形構造ユニットの高さｈの２分の１の長さだけ互い違いにずれた位置にあり、第２列１０Ａ２と第３列１０Ａ３も同様である。第１列１０Ａ１と第３列１０Ａ３とは同じ高さに位置する。従って、ハニカム構造では、チューブの周方向に沿って第１列１０Ａ１と第２列１０Ａ２とが交互に配置された形態となっている。
【００４６】
図２Ｂ（ａ）の正面図に示すように、各六角形構造ユニットは平面的には左右対称形状であるが正六角形である必要はない。右側２辺については、それぞれ鉛直方向Ｇに対して互いに逆向きに傾斜した２本の斜柱である右下辺１５Ａと右上辺１６Ａを連結配置している。右下辺１５Ａは鉛直方向Ｇに対して角度αだけ傾斜しており、右上辺１６Ａは鉛直方向Ｇに対して逆向きに角度αだけ傾斜している。そして２本の斜柱の連結部は六角形構造ユニットの外方に突出している。
左側２辺を構成する左下辺１３Ａと左上辺１４Ａについても、右側２辺と対称的に傾斜した連結された２本の斜柱である。
【００４７】
実際には、図２Ｂ（ｂ）の平面図に示すように、本発明における単層構造体Ａの各六角形構造ユニットは、平坦な形状ではない。平面視において、例えば六角形構造ユニット１０Ａ２については、左上辺１４Ａ（左下辺１３Ａと重畳）の斜柱は、上辺１２Ａおよび下辺１１Ａの梁を含む面に対して角度β１を以て設けられている。一方、右上辺１６Ａ(右下辺１５Ａと重畳）の斜柱は、上辺１２Ａおよび下辺１１Ａの梁を含む面に対して角度β１を以て設けられている。この場合、左側斜柱と右側斜柱とは、上下の梁を含む面に対して互いに反対側に位置する。従って、平面視において、六角形構造ユニットの列１０Ａ２は、図の紙面方向の左上から右下へ下がるように屈曲している。同様に、左隣の六角形構造ユニットの列１０Ａ１もまた、左上から右下へ下がるように屈曲している。それに対し、右隣の六角形構造ユニットの列１０Ａ３については、図の紙面方向の左下から右上へ上がるように屈曲している。
【００４８】
１つの六角形構造ユニットにおいて、平面視における左側斜柱と右側斜柱の各々が、上下の梁を含む面に対して互いに反対側に位置するように屈曲していてもよく、あるいは同じ側に位置するように屈曲していてもよい。また、左側斜柱と右側斜柱の各々が上下の梁を含む面に対してなす角度β１と角度β２の大きさが、互いに異なっていてもよい。
【００４９】
ただし、図２Ｂ（ｂ）に示すように、平面視においては、鉛直方向に連結され同じ列に含まれる全ての六角形構造ユニットは、互いにずれることなく共通の平面形状を有している。なお、異なる列（例えば、第２列と第３列）の六角形構造ユニットについては、異なる平面形状であってもよい。
【００５０】
このように左側斜柱と右側斜柱の各々が上下の梁を含む面に対して所定の角度を以て設けられた六角形構造ユニットを、所定の配置で連結することにより、特定の断面形状をもつチューブ架構１を形成することができる。従って、個々の六角形構造ユニットの屈曲形状および配置の設計は、所望するチューブ架構１の断面形状によっても決定されることになる。
【００５１】
図２Ｃ（ａ）は、図１に示したチューブ架構１の部分拡大平面図である。２層の単層構造体ＡおよびＢと、これらを連結する層間連結梁Ｌとから形成されるメインフレームの一部が示されている。単層構造体Ａでは六角形構造ユニットの列１０Ａ１〜１０Ａ４の部分が、単層構造体Ｂでは六角形構造ユニットの列１０Ｂ１〜１０Ｂ４の部分が示されている。単層構造体同士の層間距離ｄは、基本的にチューブ架構１全体においてほぼ一定に保持されている。
【００５２】
図２Ｃ（ａ）に示すように、本発明におけるチューブ架構のメインフレームの特徴の１つは、平面視において、第２の六角形構造ユニット２１、２２、２３．．が形成されていることである。さらに、これら第２の六角形構造ユニット２１、２２、２３．．もまた、隣接する第２の六角形構造ユニットと辺を共有してハニカム状に剛接合されている。これにより、チューブ架構１は、略水平方向に延在する第２のハニカム構造を有することになる。
【００５３】
図２Ｃ（ｂ）は、図２Ｃ（ａ）に示した第２の六角形構造ユニット２１および２２の部分のみを模式的に示した説明図である。
例えば、第２の六角形構造ユニット２１を構成する６辺の構造部材は、単層構造体Ａの第１列１０Ａ１および第２列１０Ａ２並びに単層構造体Ｂの第１列１０Ｂ１および第２列１０Ｂ２のいずれかにおける梁と、斜柱と、層間連結梁Ｌとにより形成されている。具体的には次の通りである。
＜第２の六角形構造ユニット２１の各辺の構造部材＞
・左上辺：層間連結梁Ｌ
・左下辺：単層構造体Ａの第１列１０Ａ１の梁１１Ａ１、１２Ａ１
・上辺：単層構造体Ｂの第１列１０Ｂ１の斜柱１５Ｂ１、１６Ｂ１および第２列１０Ｂ２の斜柱１３Ｂ２、１４Ｂ２
・下辺：単層構造体Ａの第１列１０Ａ１の斜柱１５Ａ１、１６Ａ１および第２列１０Ａ２の斜柱１３Ａ２、１４Ａ２
・右上辺：単層構造体Ｂの第２列の梁１１Ｂ２、１２Ｂ２
・右下片：層間連結梁Ｌ
【００５４】
また例えば、その右隣の第２の六角形構造ユニット２２を構成する６辺の構造部材は、単層構造体Ａの第２列１０Ａ２および第３列１０Ａ３並びに単層構造体Ｂの第２列１０Ｂ２および第３列１０Ｂ３のいずれかにおける梁と、斜柱と、層間連結梁Ｌとにより形成されている。具体的には次の通りである。
＜第２の六角形構造ユニット２２の各辺の構造部材＞
・左上辺：層間連結梁Ｌ
・左下辺：単層構造体Ａの第２列１０Ａ２の梁１１Ａ２、１２Ａ２
・上辺：単層構造体Ｂの第２列１０Ｂ２の斜柱１５Ｂ２、１６Ｂ２および第３列１０Ｂ３の斜柱１３Ｂ３、１４Ｂ３
・下辺：単層構造体Ａの第２列１０Ａ２の斜柱１５Ａ２、１６Ａ２および第３列１０Ａ３の斜柱１３Ａ３、１４Ａ３
・右上辺：層間連結梁Ｌ
・右下片：単層構造体Ｂの第３列の梁１１Ｂ３、１２Ｂ３
【００５５】
図２Ｃ（ｂ）に示すように、平面視における第２の六角形構造ユニットにおいて、少なくとも、斜柱により構成される対向する２辺については、互いに平行でありかつ同じ長さである。
【００５６】
図２Ｃ（ｃ）は、図２Ｃ（ｂ）の説明図から、特に、対向する一対の梁と層間連結梁Ｌで構成される部分を抽出した図である。このように層間連結梁Ｌは、互いに対向する２つの六角形構造ユニットにおける上辺の梁同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、下辺の梁同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されている。交差する一対の対角線に長さの違いがある場合は、短い方の対角線上に配置されることが好適である。言い換えるならば、この部分は、特徴的なイタリック体Ｎ字形状となっている。なお、チューブ架構１の曲線部分においては、このイタリック体Ｎ字形状が反転した形状となる箇所もある。例えば、図２Ｃ（ａ）では、左側の２つのイタリック体Ｎ字形状部分と、右側の２つのイタリック体Ｎ字形状部分とが互いに反転した形状となっている。
【００５７】
図２Ｃ（ｂ）および図２Ｃ（ｃ）に示すように、チューブ架構の平面視における第２のハニカム構造は、斜柱により構成される対向する平行な２辺と、梁および層間連結梁Ｌにより構成されるイタリック体Ｎ字形状部分とを交互に連結した形状ともいうこともできる。
【００５８】
なお、本発明のチューブ架構の基本形態では、２層に限らずそれ以上の複数層の単層構造体を重層させてもよいが、その場合も同様に、平面視において隣り合う２層の単層構造体のいずれかにおける上辺または下辺である梁と、左側２辺または右側２辺である斜柱と、２層間における層間連結梁とにより第２の六角形構造ユニットが形成されるとともに、互いに隣接する第２の六角形構造ユニット同士が辺を共有して剛接合されることにより第２のハニカム構造を形成する。
【００５９】
平面視における第２の六角形構造ユニットは、後述する図３Ａ〜図３Ｄに示すように必ずしも左右対称形状ではなく、また、対向する梁同士が同じ長さでない場合もある。さらに、一部の頂点が凹となる場合もあり得る。これは、個々の第２の六角形構造ユニットの形状が、チューブ架構１の断面形状の設計に依存するためである。しかしながら、少なくとも、斜柱により構成される対向する２辺同士は平行かつ同じ長さで配置される。
【００６０】
第２の六角形構造ユニットもまた、側面から見れば平坦な形状ではない。斜柱を辺の要素として含むために鉛直方向において高低がある。
【００６１】
図２Ｄは、図１に示したチューブ架構１の全体平面図である。図示のチューブ架構１は断面形状が略四角形である。従って、平面視における第２の六角形構造ユニット２１、２２．．による第２のハニカム構造が、略四角形の各辺上にそれぞれ形成されている。なお、４箇所の隅部Ｘについては特別な構造が設けられている。これについては後に図６で説明する。
【００６２】
なお、平面視における第２のハニカム構造は、鉛直方向から見れば、チューブ架構１の全体に複数の第２のハニカム構造の層が存在する多重構成となっている。一方、単層構造体の周面を形成する上述の第１のハニカム構造もまた複数の単層構造体が重層されることで多重構成となっている。従って、チューブ架構１は、第１のハニカム構造と、平面視における第２のハニカム構造とにより三次元的な立体的ハニカム構造を有していることになる。
【００６３】
図３Ａ〜図３Ｃは、単層構造体における六角形構造ユニットの種々の連結形態の実施例、並びに２層の単層構造体を重層させたメインフレームにおける種々の連結形態の実施例をそれぞれ示す、部分平面図である。
【００６４】
図３Ａ（ａ）は、単層構造体Ａの一実施例を部分的に示しており、第１列１０Ａ１〜第４列１０Ａ４までの六角形構造ユニットの列が含まれている。各々の六角形構造ユニットの列は、梁を含む面に対して両側の各斜柱が反対側に位置するように配置されている。さらに、六角形構造ユニットの列同士は、屈曲の向きが同じになるように連結され、その結果、全体的に図の紙面の左上から右下へ直線的に移行している。図３Ａ（ｂ）は、図３Ａ（ａ）の単層構造体Ａと同じ配置構成をもつ単層構造体Ｂとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す。この場合、梁と層間連結梁Ｌとで構成されるイタリック体Ｎ字形状部分は全て同じ向きとなっている。この構成は、チューブ架構の断面形状における直線部分に適用可能である。
【００６５】
図３Ｂ（ａ）は、単層構造体Ａの別の実施例を部分的に示しており、第１列１０Ａ１〜第４列１０Ａ４までの六角形構造ユニットの列が含まれている。各々の六角形構造ユニットの列は、梁を含む面に対して両側の各斜柱が反対側に位置するように配置されている。上記の図３Ａの例と異なる点は、六角形構造ユニットの列同士が、屈曲の向きを交互に反転するように連結されている点である。従って、全体的に図の紙面の上下方向に蛇行する形状となっている。図３Ｂ（ｂ）は、図３Ｂ（ａ）の単層構造体Ａと同じ配置構成をもつ単層構造体Ｂとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す。この場合、梁と層間連結梁Ｌとで構成されるイタリック体Ｎ字形状部分は、交互に反転した向きとなっている。この構成は、チューブ架構の断面形状における蛇行形状を含む直線部分に適用可能である。
【００６６】
図３Ｃ（ａ）は、単層構造体Ａのさらに別の実施例を部分的に示しており、第１列１０Ａ１〜第３列１０Ａ３までの六角形構造ユニットの列が含まれている。上記の図３Ａおよび図３Ｂの例と異なり、各々の六角形構造ユニットの列は、梁を含む面に対して両側の各斜柱が同じ側に位置するように配置されている。従って、全体的に曲線を描く形状となる。図３Ｃ（ｂ）は、図３Ｃ（ａ）の単層構造体Ａとほぼ同じ配置構成をもつ単層構造体Ｂとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す。この場合、全体として曲線を描くため、内側の単層構造体Ｂの梁は、外側の単層構造体Ａの梁より短く設けられている。この構成は、チューブ架構の断面形状における曲線部分に適用可能である。
【００６７】
図３Ｄは、略円形の断面形状をもつチューブ架構１の一実施例の平面図である。略円形の全周にわたって一様に、平面視における第２の六角形構造ユニット２１、２２．．による第２のハニカム構造が形成されている。
【００６８】
以上のように、本発明のチューブ架構１は、各単層構造体を構成する第１のハニカム構造と、平面視における第２のハニカム構造とにより形成される立体的ハニカム構造を有する。このような幾何学形状は、いかなる角度からの外力負荷に対しても斜柱や梁の軸力にベクトル変換されやすい形状である。加えて、立体的ハニカム構造をもつチューブ架構１は、外力負荷を架構全体に連続的に伝達しやすい幾何学形状でもあるので、その過程で次々に軸力に変換して外力負荷を散逸的に分散することができる。従って、曲げモーメントによる応力を軽減できる。これは、本発明による単層構造体を複数重層させた立体的ハニカム構造においては、一層の単層構造体のみの二次元的なハニカム構造の場合に比べて、さらに多様な軸方向を有するさらに多数の斜柱および梁が全体的にバランスよく配置されていることによる。
【００６９】
図４は、本発明による立体チューブ建築構造体の一実施例を示す外観斜視図である。チューブ架構１は、図１に示したものと同じ構成である。図４の建築構造体では、チューブ架構１の内部に複数のスラブ３１ａ、３１ｂを設けている。この実施例では、スラブ３１ａ、３１ｂの各々が、内側の単層構造体Ｂの内部全体に水平に延在している。複数のスラブ３１ａは、第１列１０Ｂ１に含まれる六角形構造ユニットの下辺と上辺の梁１１Ｂ１と１２Ｂ１に対してそれぞれ接合されている。複数のスラブ３１ｂは、隣接する第２列１０Ｂ２に含まれる六角形構造ユニットの下辺と上辺の梁１１Ｂ２と１２Ｂ２に対してそれぞれ接合されている。従って、隣り合うスラブ３１ａとスラブ３１ｂの間隔は、六角形構造ユニットの高さｈの２分の１である。このスラブ３１ａとスラブ３１ｂの間隔が建築物の２階層分であるとすると、サブフレームを用いて２階層に区画することにより、１つの六角形構造ユニットの高さｈのなかに４階層を設けることができる。
【００７０】
なお、メインフレームであるスラブ３１ａおよび／またはスラブ３１ｂの端部は、単層構造体Ｂの六角形構造ユニットの梁１１Ｂ１、１２Ｂ１等の役割を果たすことができ、その場合、これらの梁を省略できる。
【００７１】
また、スラブ３１ａおよび／または３１ｂの端部は、単層構造体Ｂの梁のない箇所（すなわち１つの六角形構造ユニットを水平方向に２分割する中央線上）においては、単層構造体Ｂを超えて単層構造体Ａとの層間空間にせり出してもよく、さらに単層構造体Ａを超えて外部にせり出してもよい。
【００７２】
図５は、本発明による立体チューブ建築構造体の別の実施例を示す外観斜視図である。図５の実施例は、図４のものとほぼ共通しており、隣り合うスラブ３１ａと３１ｂが六角形構造ユニットの高さｈの２分の１の間隔で設けられているが、スラブ３１ａ、３１ｂの各々が、内側の単層構造体Ｂの内部において部分的に設けられている点が相違する。この場合、各スラブ３１ａ、３１ｂの面積は構造力学上許容できるように設定する。
【００７３】
なお、図示しないが、図４および図５のようにメインフレームとしてのスラブを設ける場合、六角形構造ユニットの高さｈ毎に設けてもよい。また、１つの六角形構造ユニットの高さｈは、多様に設定することができ、建築物の４階層分としてもよく、あるいは２階層分としてもよい。従って、本発明の立体的ハニカム構造をもつチューブ架構は、スラブの平面内での配置やスラブ間隔、階層の設定等において、自由度が高い。
【００７４】
１つの六角形構造ユニットの高さｈを４階層分とした場合、２階層毎に梁が交互に存在するため、メインフレームが２階層または４階層の空間を形成することになる。従って、１階層毎のサブフレームは、建築物全体の耐震性と耐風圧性を負担する必要がなく、接合や分離の適宜の設定が可能であり、平面および立体的な空間の自由度が大きい。
【００７５】
また、本発明のチューブ架構の全ての構造部材は、線状部材であるため、開口を設けやすい。
【００７６】
本発明のチューブ架構は、複数の単層構造体を重層させた極めて強固な構造であるので、内部にメインフレームとしてのスラブがなくとも十分に建築構造体全体を支持することができる。従って、内部のエレベータ、階段、パイプスペース、吹き抜け等の設置にも大きな自由度がある。
【００７７】
ハニカム構造は、基本的に同サイズの六角形構造ユニットの繰り返しであるため、全ての柱と梁の大きさおよび形状を数種類程度に統一することが可能である。従って、施工性の向上と短工期化、コスト低減を図ることができる。
【００７８】
また、六角形構造ユニットを形成するための所定形状の構造単位をユニット化してプレキャストコンクリートとしてプレストレストコンクリート構造や鉄骨造とすることによっても、施工性の向上と短工期化、コスト低減を図ることができる。
【００７９】
以下、本発明のチューブ架構の隅部の形態およびその他の変形形態について説明する。
【００８０】
図６（ａ）は、図２Ｄの平面図に示した略四角形の断面形状をもつチューブ架構１おける隅部Ｘの構造を示す部分斜視部である。図６（ｂ）は、同じく部分平面図である。最外層の単層構造体Ａの隅部には、両隣の各面（略平面と想定する）に対して等角度（図示の例では４５度）をなすように六角形構造ユニット４０Ａが配置される。六角形構造ユニット４０ａは、鉛直方向に複数連結されることにより隅部における一列を構成している。六角形構造ユニット４０ａの６つの辺は、下辺４１および上辺４２の梁と、左下辺４３と左上辺４４の左側斜柱と、右下辺４５と右上辺４６の右側斜柱とから形成される。
【００８１】
一方、内側の単層構造体Ｂの隅部は、両隣の各面（略平面と想定する）における最端部にそれぞれ位置する２つの六角形構造ユニット同士が、２本の斜柱の連結部５１、５２において接合されている。従って、単層構造体Ｂの隅部には、４本の斜柱１３Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂおよび１６Ｂによる菱形が形成される。
【００８２】
さらに、単層構造体Ａにおける梁４１の両端部と、単層構造体Ｂの隅部の連結部５１とが層間連結梁４７ａ、４８ａでそれぞれ連結されている。同様に、単層構造体Ａにおける梁４２の両端部と、単層構造体Ｂの隅部の連結部５２とが層間連結梁４７ｂ、４８ｂでそれぞれ連結されている。図６（ｂ）の平面図に示すように、平面視において、最外層の単層構造体Ａの隅部の梁４１（または４２）の両端から延びる層間連結梁４７ａと４８ａ（または４７ｂと４８ｂ）は、内側の単層構造体Ｂの連結部５１（または５２）を頂点とする二等辺三角形の等しい２辺を形成している。
【００８３】
図６に示した隅部の構造は、隅部において層間連結梁がより密に配置されるとともに、外力負荷が軸力に変換されやすい三角形で配置されることになるため、応力の集中する隅部の強度向上を図ることができる。
【００８４】
図７は、本発明のチューブ架構において単層構造体の層数の異なる部分を設ける形態についての説明図である。本発明のチューブ架構は、基本的には複数の単層構造体を重層させて形成されるが、例えば２層構造のみ、あるいは３層構造のみで形成する必要はなく、例えば２層構造の部分と３層構造の部分とが混在していてもよい。さらに本発明の効果を奏する限りにおいて単層構造体を一層のみ配置した部分を設けてもよい。
【００８５】
図７（ａ）は、単層構造体を一層のみ配置した部分（Ｓ層部分）と、２層配置した部分（Ａ層およびＢ層からなる部分）との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。図面左側が２層部分であり、右側がＳ層部分である。一例として、Ｓ層とＡ層とが見かけ上連続しており、Ａ層の内側（図の紙面奥行き方向）に層間距離を空けてＢ層を設ける場合を示している。この場合、Ｓ層の最端部に位置する六角形構造ユニット（層数移行部）の梁１２ＡのＳ層側の端部に対し、さらに別の梁Ｍを内側に向かって所定の角度で接合する。この所定の角度は、梁Ｍの先端と梁１２Ａの先端の間の距離ｄが、Ａ層とＢ層との層間距離となるように設定する。そして、梁Ｍの先端からＢ層の六角形構造ユニットが連結される。
【００８６】
図７（ｂ）は、単層構造体を一層のみ配置した部分（Ｓ層部分）と、３層配置した部分（Ａ層、Ｂ層およびＣ層からなる部分）との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。図面左側が３層部分であり、右側がＳ層部分である。一例として、Ｓ層とＡ層とが見かけ上連続しており、Ａ層の内側に層間距離を空けてＢ層を、さらにＢ層の内側に層間距離を空けてＣ層を設ける場合を示している。この場合、Ｓ層の最端部に位置する六角形構造ユニット（層数移行部）の梁１２ＡのＳ層側の端部に対し、さらに別の梁Ｍ１を内側に向かって所定の角度で接合する。この所定の角度は、梁Ｍ１の先端と梁１２Ａの先端の間の距離ｄ１が、Ａ層とＢ層との層間距離となるように設定する。そして、梁Ｍ１の先端からＢ層の六角形構造ユニットが連結される。さらに、Ｂ層の最端部に位置する梁１２ＢのＳ層側の端部に対し、さらに別の梁Ｍ２を内側に向かって所定の角度で接合する。この所定の角度は、梁Ｍ２と梁１２Ｂの先端の間の距離ｄ２が、Ｂ層とＣ層との層間距離となるように設定する。そして、梁Ｍ２の先端からＣ層の六角形構造ユニットが連結される。
【００８７】
図７に示した層数移行部の構造は一例であり、多様な変形形態が可能である。一般的には、応力集中する箇所では層数を多くし、負荷の軽い箇所では層数を少なくすればよい。これは、主としてチューブ架構の全体形状に依存する。
【００８８】
なお、本発明による立体チューブ建築構造体は、チューブ架構の全体が上記の第１のハニカム構造および第２のハニカム構造から形成される形態が基本であるが、本発明の主旨に沿う限りにおいて、また構造力学上許容される限りにおいて、チューブ架構の一部にこれらのハニカム構造以外の構造を組み込んだ場合も本発明の範疇に含まれるものとする。
【００８９】
本発明による立体チューブ建築構造体は、多様な建築材料により構築可能であり、木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート(ＲＣ)造、鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ)造、コンクリート充填鋼管(ＣＦＴ)造、プレストレストコンクリート(ＰＣ)造などとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の立体チューブ建築構造体におけるチューブ架構の一実施例の外観斜視図である。
【図２Ａ】図１のチューブ架構１の部分拡大図である。（ａ）はチューブ架構の下端近傍を含む部分を示し、（ｂ）は単層構造体Ａ、Ｂをそれぞれ構成する六角形構造ユニットのうち、互いに対向する一組の六角形構造ユニットを示している。
【図２Ｂ】図１に示したチューブ架構の外側の層である単層構造体Ａの構成を示す図である。（ａ）は単層構造体Ａの部分拡大正面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分に対応する単層構造体Ａの平面図である。
【図２Ｃ】（ａ）は図１に示したチューブ架構の部分拡大平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示した第２の六角形構造ユニットの部分のみを模式的に示した説明図である。（ｃ）は、（ｂ）の説明図から、特に梁と層間連結梁Ｌで構成される部分を抽出した図である。
【図２Ｄ】図１に示したチューブ架構の全体平面図である。図示のチューブ架構１は断面形状が略四角形である。
【図３Ａ】（ａ）は、単層構造体Ａの一実施例を部分的に示し、（ｂ）は（ａ）の単層構造体Ａと同じ配置構成をもつ単層構造体Ｂとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す図である。
【図３Ｂ】（ａ）は、単層構造体Ａの一実施例を部分的に示し、（ｂ）は（ａ）の単層構造体Ａと同じ配置構成をもつ単層構造体Ｂとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す図である。
【図３Ｃ】（ａ）は、単層構造体Ａの一実施例を部分的に示し、（ｂ）は（ａ）の単層構造体Ａと同じ配置構成をもつ単層構造体Ｂとを重層させて形成したメインフレームの一部を示す図である。
【図３Ｄ】略円形の断面形状をもつチューブ架構の一実施例の平面図である。
【図４】本発明による立体チューブ建築構造体の一実施例を示す外観斜視図である。
【図５】本発明による立体チューブ建築構造体の別の実施例を示す外観斜視図である。
【図６】（ａ）は、図２Ｄの平面図に示した略四角形の断面形状をもつチューブ架構１おける隅部Ｘの構造を示す部分斜視部である。（ｂ）は、同じく部分平面図である。
【図７】（ａ）は、Ｓ層部分と２層部分との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。（ｂ）は、Ｓ層部分と３層部分との間の層数移行部の構造を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  チューブ架構
Ａ、Ｂ  単層構造体
Ｌ  層間連結梁
１０Ａ、１０Ｂ  六角形構造ユニット
１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ａ３、１０Ａ４  六角形構造ユニット列
１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｂ３、１０Ｂ４  六角形構造ユニット列
１１Ａ、１１Ｂ  下辺
１２Ａ、１２Ｂ  上辺
１３Ａ、１３Ｂ  左下辺
１４Ａ、１４Ｂ  左上辺
１５Ａ、１５Ｂ  右下辺
１６Ａ、１６Ｂ  右上辺
２１、２２、２３  第２の六角形構造ユニット
３１ａ、３１ｂ  スラブ
【図１】
2007291647.tif 000003
【図２Ａ】
2007291647.tif 000004
【図２Ｂ】
2007291647.tif 000005
【図２Ｃ】
2007291647.tif 000006
【図２Ｄ】
2007291647.tif 000007
【図３Ａ】
2007291647.tif 000008
【図３Ｂ】
2007291647.tif 000009
【図３Ｃ】
2007291647.tif 000010
【図３Ｄ】
2007291647.tif 000011
【図４】
2007291647.tif 000012
【図５】
2007291647.tif 000013
【図６】
2007291647.tif 000014
【図７】
2007291647.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月2日(2007.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記の目的を達成する本発明の構成は以下の通りである。
（１）請求項１に係る立体チューブ建築構造体は、六角形構造ユニットの各辺を、隣接する六角形構造ユニットと共有させてハニカム状に剛接合させた単層構造体を、複数層互いに間隔を空けて立設したメインフレームを有し、前記メインフレームを用いて立体的なチューブ架構を形成した建築構造体であって、
前記六角形構造ユニットの各辺である構造部材が、鉛直方向に対して互いに逆向きに傾斜して連結された左側２辺および右側２辺のそれぞれの２本の斜柱と、水平方向に沿った上辺および下辺のそれぞれの梁とからなり、前記左側２辺および前記右側２辺がそれぞれ、前記上辺および前記下辺を含む面に対して角度を以て設けられ、
前記メインフレームにおける隣り合う２層の前記単層構造体において、一方における前記六角形構造ユニットの各々と、他方における前記六角形構造ユニットの各々とが互いに対向して配置されるとともにこれら２層間が複数の層間連結梁により連結され、かつ、
前記メインフレームの平面視において、隣り合う２層の前記単層構造体のいずれかにおける前記上辺または前記下辺である梁と、前記左側２辺または右側２辺である斜柱と、前記２層間における前記層間連結梁とにより第２の六角形構造ユニットが形成されるとともに、前記第２の六角形構造ユニットが隣接する第２の六角形構造ユニットとハニカム状に剛接合されている。
（２）請求項２に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１において、前記メインフレームの平面視において、前記層間連結梁が、互いに対向する２つの前記六角形構造ユニットにおける前記上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、前記下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されていることを特徴とする。
（３）請求項３に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１または２において、前記複数の単層構造体が、２層の単層構造体からなることを特徴とする。
（４）請求項４に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記複数の単層構造体のうち最も内側に立設される単層構造体の内部にスラブが設けられる場合に、前記最も内側に立設される単層構造体において前記六角形構造ユニットの前記上辺または前記下辺の梁に替えて、前記スラブの端部を構造部材とすることを特徴とする。
（５）請求項５に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記立体チューブ状建築構造体が平面視において略四角形である場合の隅部において、前記複数の単層構造体のうち少なくとも最外層の単層構造体とこれに隣接する内側の層の単層構造体とが、平面視において二等辺三角形の等しい２辺を形成する層間連結梁にて連結されていることを特徴とする。
（６）請求項６に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記メインフレームが、前記単層構造体の層数の異なる部分を含むことを特徴とする。
（７）請求項７に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記立体チューブ状建築構造体が、一層の前記単層構造体から形成される箇所を部分的に含むことを特徴とする。
（８）請求項８に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記六角形構造ユニットの高さと同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする。
（９）請求項９に係る立体チューブ建築構造体は、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記六角形構造ユニットの高さの２分の１と同間隔にて、メインフレームとしての複数のスラブを設けることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（Ｂ）本発明の立体チューブ建築構造体の好適形態では、メインフレームの平面視において、上記の層間連結梁が、互いに対向する２つの六角形構造ユニットにおける上辺同士を対辺とする四角形の対角線上、並びに、下辺同士を対辺とする四角形の対角線上に配置されている。この構成によれば、水平面内で梁同士が剛接合されることになり強固な構造が得られる。また層間連結梁が対向する２つの六角形構造ユニットの面に対して傾斜して設けられることにより、層間連結梁が平面視における上記第２のハニカム構造を形成する１つの辺として好適な角度で配置されることとなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
実際には、図２Ｂ（ｂ）の平面図に示すように、本発明における単層構造体Ａの各六角形構造ユニットは、平坦な形状ではない。平面視において、例えば六角形構造ユニット１０Ａ２については、左上辺１４Ａ（左下辺１３Ａと重畳）の斜柱は、上辺１２Ａおよび下辺１１Ａの梁を含む面に対して角度β１を以て設けられている。一方、右上辺１６Ａ(右下辺１５Ａと重畳）の斜柱は、上辺１２Ａおよび下辺１１Ａの梁を含む面に対して角度β２を以て設けられている。この場合、左側斜柱と右側斜柱とは、上下の梁を含む面に対して互いに反対側に位置する。従って、平面視において、六角形構造ユニットの列１０Ａ２は、図の紙面方向の左上から右下へ下がるように屈曲している。同様に、左隣の六角形構造ユニットの列１０Ａ１もまた、左上から右下へ下がるように屈曲している。それに対し、右隣の六角形構造ユニットの列１０Ａ３については、図の紙面方向の左下から右上へ上がるように屈曲している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
なお、平面視における第２のハニカム構造は、側面から見れば、チューブ架構１の全体に複数の第２のハニカム構造の層が存在する多重構成となっている。一方、単層構造体の周面を形成する上述の第１のハニカム構造もまた複数の単層構造体が重層されることで多重構成となっている。従って、チューブ架構１は、第１のハニカム構造と、平面視における第２のハニカム構造とにより三次元的な立体的ハニカム構造を有していることになる。